激光測距儀

激光測距是激光技術軍事應用中最早、最成熟、最廣氾的一種。由於激光具有高亮度、單性、方向性極佳的特點，20世紀60年代初第一台激光器問世不久，人們就開始將其應用於測距技術並獲得成功。40多年來，隨着激光器技術、光電探測器件及信息處理技術的飛速進步，軍用激光測距技術得到迅猛發展和廣氾應用。據不完全統計， 目前世界上研製的軍用激光測距儀已有300余種，其中美國、法國、瑞典、以色列等國在激光測距技術領域居領先地位。

原理與分類激光測距原理是微波雷達測距原理在光頻段的自然延伸。通過對以激光光源照

射目標為起始點，經El標反射回到光源處的激光光程的測量，解算出光源與El標間的距離。激光測距的優勢主要表現為：測距精度高，可達米級甚至更高；激光波束窄，方向性強，不受海雜波影響，易於完成低角測量，無鏡像效應和低空盲匠抗電磁干擾能力強，能適應戰場條件下非常複雜的電磁環境可以探測對微波雷達隱身的目標。

儘管激光測距儀種類繁多，用途不一， 功能也千差萬別，但工作波段多集中于0．69微米、0．88微米、1．06微米、1．54(或1．57)微米和10．6微米；信號形式分為脈衝和連續波2種基本形式； 探測方式有相幹探測和直接探測之分。

連續波相幹探測激光測距儀由於器件和技術原因，目前一般應用於靶場測量等需要高靈敏度、高精度的探測領域。採用脈衝波形和直接探測的激光測距儀，由於其簡單、可靠、實用、環境適應性強等特點而得到廣氾應用，現今列裝的軍用激光測距儀大多屬於這一類。工作物質為摻釹釔鋁石榴石(Nd：YAG)； 工作波長以1．06微米為主，不過1．54微米波長的激光測距儀前景更好。

海軍使用的激光測距儀按應用平台可分為四大類。一是艦用激光測距儀。這類激光測距儀主要是與紅外跟蹤器、電視跟蹤器等光電設備及計算機組成多種類型的火控系統，是艦載火控雷達系統的重要組成部分。激光測距儀在這種火控系統中的主要使命是實時、精確地提供El標距離。這類激光測距儀的典型技術指標是：激光器工作物質為摻釹釔鋁石榴石，工作波長l，o6微米或1．54微米，光電探測器為雪崩光電二極管，最大作用距離約為l5千米，測距精度±5米。二是潛艇潛望鏡用激光測距儀。這類激光測距儀用於潛艇潛望鏡、光電桅桿的測距，主要與圖像增強器、熱像儀等組合使用，可提高潛望鏡的性能。其任務存對空警戒、跟蹤與攻擊，提高潛艇對抗能力； 指揮武器系統對空中和海面目標實施精確打擊。潛望鏡用激光測距儀的特點是體積小、功耗低，典型技術指標是作用距離約5千米、測距精度±10米、重量約2千克、功耗約100瓦。三是岸基光電系統激光測距儀，包括海岸砲兵用激光測距儀、海軍陸戰隊用激光測距儀等，主要作用是組成火控系統或觀瞄系統。四是艦載機用激光測距儀／El標指示器。激光El標指示器也稱激光照射器，當艦載機用導彈等武器攻擊目標的同時，不斷地向El標發射激光，激光被目標漫反射到空間各個方向，導彈可以在很寬的範圍內接收到目標反射的激光信號，從而自動控制彈體沿激光方向精確攻擊El標。激光測距儀／El標指示器既可以進行測距，又可以進行El標指示，其典型指標是：作用距離l6～20千米或更大，測距精度±10米，重複頻率l～0．1赫茲。

組成與工作過程

激光測距儀由激光發射機、接收機和終端機3大部分組成。激光發射機由發射光學系統、激光器、主波采樣、激勵源等組成，用於完成激光波束產生與整形、目標照射、主波采樣等任務。接收機由接收光學系統、探測器、放大電路、整形電路等組成，用於完成微弱激光信號的接收、光電轉換、放大、整形等任務。終端機由標準時鐘、門控電路、計數器、操控及信息處理單元等組成，用於完成整機操控、對外接口、主回波時間間隔測量、距離解算等任務。

激光測距儀與其他光電裝備配合，使用簡單、操作方便，只要各光電設備光軸平行度在規定範圍內， 目標一旦進入激光測距儀視場，即可在系統操控下對被測目標進行實時、精確的距離測量。

典型系統

自60年代第一台激光測距儀問世以來，軍用激光測距儀已發展了三代產品：第一代的典型系統以紅寶石為工作物質，因其發射的激光為可見紅光，易於暴露目標，所以問世不久就被淘汰。第二代的典系統以摻釹釔鋁石榴石為工作物質。摻釹釔鋁石榴石的重複頻率高、壽命長，工作波長為1．o6微米，是一種不可見的近紅外光，保密性好。第二代激光測距儀技術已完全成熟，並大量裝備到坦克、裝甲車、地炮、高炮、飛機、水面艦船和潛艇等武器系統

中。由於1．o6微米波長的激光強輻射會對眼造成嚴重的危害，不僅在戰場卜可能傷及使用人員、造成心理壓力、影響作戰情緒，而且在實驗室、試驗場也會傷及有關人員。因此美、德等國都限制使用和銷售這個波段的激光測距儀。經過多年研究，第三代激光測距儀——

人眼安全激光測距儀(ESLRF)已經問世並開始裝艦。按工作物質可分為3類：二氧化碳(CO2)激光測距儀，工作波長10．6微米；鉺玻璃激光測距儀，工作波長1．54微米；摻釹釔鋁石榴石喇曼頻移激光測距儀， 作波k也為1．54微米。其中，CO2 激光測距儀有町能用於艦載，但不容樂觀：鉺玻璃激光測距儀造價低、體積小，適合單兵使用。海岸、海島觀通站的 單兵可用於觀測目標；摻釹釔鋁石餾石喇曼頻移激光測距儀對人眼安全，大氣穿透性能好，而且已裝艦的1．06微米波長的該種激光測距儀易於改造成喇曼頻移激光測距儀，因此倍受海軍歡迎，已成為艦用人眼安全激光測距儀首選產品。英國、法國、瑞典、印度、馬來西亞、巴西等國已經研製或購買人眼安全的激光測距儀，裝備到水面艦船光電火控系統中。

法國激光工業公刊最新研製的THS304—08型人眼安令激光測距儀採用模塊化設計，適用於所有現役或在研的光電火控系統。該測距儀工作波長1．54微米，使用時無安全限制，訓練時也十分安全。其作用距離300～40000米，測距精度±4．5米，重複頻率l0一l3赫茲(連續工作l0分鐘)或20赫茲(工作30秒)，重量小於25千克，尺寸為456×3l6×256毫米。

發展趨勢

小型化．標準化和組件化

激光測距儀在小型化方面已取得很大進展，几十年前大而重的激光測距儀已被小巧、輕便的激光測距儀取代，有些已經做到如香煙盒大小。激光測距儀的標準化、組件化不僅降低了成本，還大大提高了質量和可靠性。在發達國家海軍中，同一型號的激光測距儀用於不同的艦載光電火控系統，一種光電火控系統採用不同犁號的激光測距儀已不足為奇。

注意激光防護問題

目前世界 使用的艦載激光測距儀大多以摻釹釔鋁石榴石作為工作物質，以硅雪崩光電二極管作為接收元件，這類激光測距儀都有人眼安全問題。解決安全問題的辦法有：採取防護措施，如加濾光片、戴護目鏡、規定安全觀察距離進行改造，使其頻率轉換到人眼安全的工作波段；換用人眼安全的激光測距儀等。 ’

兼有激光測距／目標指示功能

測距與目標指示功能合而為一，可減少裝備、降低成本，國外海軍已有多種型號激光測距儀／ 目標指示器裝艦。美國休斯公司生產的激光測距儀／ 目標指示器，可為射程6千米內的制導武器指示目標，平均無故障時間500小時，壽命為2000萬次激光發射。美國在科索沃戰爭和阿富汗戰爭中都使用了激光測距儀／目標指示器。

激光跟蹤器嶄露頭角

激光跟蹤器是目前所有跟蹤器中精度最高的一種，格外受到軍方重視。艦載激光跟蹤器的主要功能：一是用在艦載火控系統中，作為雷達的輔助跟蹤設備，解決雷達在跟蹤低空目標時所遇到的多路徑問題。激光發散角極窄，可使艦船火控系統增加一個通道，同時還可以增強抗電子干擾能力，二是在火控系統中用作主要跟蹤設備。只要將發散角稍增大，接收元件由雪崩光電二極管改成四象限探測器，再在其他方面稍加改進，就可將一具激光測距儀改進成一台激光跟蹤器，改造成本低廉。